- •Оглавление
- •Глава 5. Конструкции вентиляторов 131
- •Глава 6. Конструкции насосов 163
- •Основные условные обозначения
- •Глава 1. Классификация нагнетателей и область их применения
- •1.1.Классификация нагнетателей
- •1.2. Основные параметры работы нагнетателей
- •1.3.Объемные нагнетатели
- •1.4.Лопастные нагнетатели
- •1.5.Нагнетатели трения
- •1.6.Области применения нагнетателей
- •Глава 2.Теоретические основы работы лопастных вентиляторов и насосов
- •2.1.Движение жидкости в колесе центробежного нагнетателя
- •2.2.Формула Эйлера. Полное теоретическое давление, создаваемое колесом центробежного нагнетателя
- •2.3.Потери энергии в центробежном нагнетателе
- •2.4.Принципы конструирования центробежных нагнетателей
- •2.5.Принципы работы осевых нагнетателей
- •2.6.Кавитация насосов. Допустимая высота всасывания
- •Глава 3. Характеристики нанетателей
- •3.1.Понятие о характеристиках нагнетателей
- •3.2. Характеристики лопастных нагнетателей
- •3.2.1. Характеристики лопастных нагнетателей
- •3.3.2.Характеристики осевых и диаметральных нагнетателей
- •3.3.Подобие лопастных нагнетателей. Пересчет характеристик
- •3.4.Универсальные характеристики
- •Глава 4.Работа насосов и вентиляторов в сети
- •4.1.Характеристика сети
- •4.2.Метод наложения характеристик
- •4.3.Влияние изменения параметров нагнетателя и характеристики сети на параметры системы «нагнетатель-сеть»
- •4.4.Совместная работа нагнетателей
- •4.4.1.Понятие о совместной работе нагнетателей
- •4.4.2.Параллельная работа нагнетателей
- •Параллельная работа нескольких нагнетателей (более двух)
- •4.4.3.Последовательная работа нагнетателей
- •4.4.4.Сопоставление последовательной и параллельной работы
- •4.4.5. Смешанная схема совместной работы нагнетателей
- •4.5. Устойчивость работы нагнетателей в сети (помпаж)
- •4.6. Регулирование насосов и вентиляторов
- •4.6.1. Методы регулирования
- •4.6.2. Регулирование нагнетателей при совместной работе
- •Регулирование при параллельной работе.
- •Регулирование при последовательной работе нагнетателей.
- •Регулирование при смешанной схеме работы нагнетателей.
- •4.6.3. Регулирование насосов и вентиляторов в системах отопления, теплоснабжения и вентиляции
- •4.6.4. Оценка энергетической эффективности регулирования насосов и вентиляторов
- •Глава 5. Конструкции вентиляторов
- •5.1. Основные конструкции и их классификация
- •5.2. Радиальные вентиляторы
- •5.3. Осевые вентиляторы
- •5.4. Энергосберегающее присоединение вентиляторов к сети воздуховодов
- •5.5. Подбор вентиляторов
- •Коэффициенты запаса мощности
- •Глава 6. Конструкции насосов
- •6.1.Основные типы насосов и специфика их работы
- •6.2. Центробежные насосы
- •6.3. Осевые насосы
- •6.4. Подбор насосов
- •Библиографический список
4.5. Устойчивость работы нагнетателей в сети (помпаж)
Помпаж – это режим неустойчивой работы нагнетателя, когда его производительность резко изменяется – то увеличивается, то уменьшается. Помпаж вызывает гидравлические толчки, удары, что может привести к разрушению нагнетателя и трубопроводов. Причины возникновения помпажа: резкие колебания характеристики сети, что особенно влияет на устойчивость работы нагнетателя, если рабочая точка находится в области седлообразной части характеристики нагнетателя; колебания напряжения в электрической сети, ведущие к изменению частоты вращения электродвигателя; включение и выключение параллельно других нагнетателей. Меры предотвращения помпажа: правильный подбор оборудования и сети, обеспечение надежного энергоснабжения.
Рассмотрим возникновение помпажа на следующем примере. Насос подает воду в бак большого объема, из которого имеется сток воды через трубу с большим гидравлическим сопротивлением (рис. 4.35). Поэтому через нее вытекает часть воды LA', остальная часть LE-LA' остается в баке. Постепенно уровень воды в баке увеличивается, возрастает противодавление столба жидкости, производительность насоса уменьшается, и рабочая точка переходит из точки Е в точку В. В этой точке противодавление РПРв уравновешивает осредненное давление насоса РНв. Но вследствие турбулентного характера течения, мгновенное давление, развиваемое насосом, колеблется в пределах ±P'. В некоторый момент РПРв будет больше, чем РНв-Р'. В результате вода потечет через насос в обратном направлении в объеме Lс, сток через трубу будет LA", рабочая точка переместится в С, а затем, по мере уменьшения столба жидкости, в D и, наконец, обратно в Е и т.д. В данном случае помпажа можно избежать, если установить ограничители уровня воды в баке (минимальный и максимальный). При переходе рабочей точки в точку Е1, соответствующей макси-мально заданной отметке уровня воды в баке, насос будет выключаться, при снижении до минимального уровня – включаться. Иными словами, следовало выполнить неравенство
(4.19)
В рассмотренном здесь примере система имела большую аккумулирующую способность. Однако помпаж может возникнуть и в сетях с малой аккумулирующей способностью.
Рис. 4.35. Анализ устойчивости работы нагнетателя при большой
аккумулирующей способности сети
Пусть параметры системы определяются точкой А (рис.4.36,а), затем вследствие медленного закрывания дросселя, режим работы перейдет в точку В. Предположим теперь, что путем мгновенного открывания удалось вернуть дроссель в исходное положение. Так как сеть не обладает аккумулирующей способностью, то расход жидкости через нее равен подаче нагнетателя, поэтому в первое мгновение после создания возмущения режим работы будет характеризовать точка С, лежащая на пересечении исходной характеристики сети и линии LВ=const. Давление нагнетателя РВ будет больше сопротивления сети ΔРС. Эта разность вызовет ускорение течения и увеличение расхода жидкости через сеть. И через некоторое время режим работы перейдет в точку А, где давление нагнетателя и сопротивления сети равны. Иными словами, после устранения источника возмущения, режим работы вернулся в исходное состояние. Такая работа нагнетателя в сети называется устойчивой. Условие устойчивости имеет вид
Здесь <(4.20)
Проанализируем теперь аналогичный случай создания возмущения для нагнетателя с седловидной характеристикой (рис. 4.36,б).
Рис.4.36. Анализ устойчивости работы нагнетателя при малой
аккумулирующей способности
Проанализируем теперь аналогичный случай создания возмущения для нагнетателя с седловидной характеристикой (рис. 4.25б).
Проведем характеристики сети ОА2 и ОВ2, касающаяся характеристик нагнетателя в точках А1 и В1. На участках, расположенных левее и правее этих линий, характеристики сети пересекаются с характеристикой нагнетателя в одной точке, т.е. эти участки являются областями устойчивой работы. На участке, лежащем между сетями ОА2 и ОВ2, характеристики пересекаются в трех точках: С1, С, С2 (линия ОС2). Если первоначальный режим работы определялся точкой С, то малейшее возмущение, в зависимости от знака, приводит к смещению режима в точку С1 или С2, т.е. к созданию неустойчивого режима.
Здесь .
Проанализируем теперь возможность возникновения помпажа при параллельной работе. Если хотя бы один из нагнетателей имеет седловидную характеристику, то суммарная характеристика в некоторой части имеет две ветви: АВ и СВ (рис. 4.37). Если характеристика сети пересекает линию АВ, то равновероятны два режима работы – в точках D и Е, что может привести к помпажу.
Поэтому во избежание помпажа следует проектировать сеть таким образом, чтобы ее характеристика прошла правее точки А.
Рис.4.37.Совместная работа вентиляторов и насосов при
параллельном включении
Математическая запись устойчивости при параллельной работе двух нагнетателей имеет вид
. (4.21)
Основные принципы подбора оборудования и сетей, предотвращающие возникновение помпажа, сводятся к следующему:
Следует применять нагнетатели со стабильной формой характеристики P-L.
Для сетей с большой аккумулирующей способностью следует выполнять условие (4.19).
При применении нагнетателей с седловидной характеристикой сети рассчитывать таким образом, чтобы их характеристика пересекала характеристику нагнетателя только в одной точке при минимально возможных в процессе эксплуатации подачах. Дополнительные меры для этого случая:
а) установка обратного клапана с целью предотвращения отрицательной подачи;
б) установка дроссельной задвижки непосредственно за нагнетателем;
в) уменьшение аккумулирующей способности системы;
г) уменьшение частоты вращения рабочего колеса.